10
b. Turbin kaplan propeller Turbin kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun
dari propeller seperti pada perahu. Propeller tersebut biasanyamempunyai tiga hingga enam sudu.
Gambar 2.5 Turbin Kaplan Sumber : A Guide To UK Mini-Hydro Developments
2.3.3 Generator
Berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator yang sesuai dengan kapasitas minihidro adalah jenis generator synchronous dengan eksitasi sendiri
yang memiliki poros horizontal. Kecepatan putar disesuaikan dengan kecepatan turbin, kecepatan standar yang tersedia dipabrik adalah 500,600,750,1000,1500 rpm. Apabila
kecepatan turbin tidak sama dengan salah satu kecepatan tersebut maka digunakan roda gigi. Kapasitas generator harus ditentukan dengan teliti, agar tidak terjadi pengertian yang berbeda
tentang daya output dari turbin untuk desain tinggi jatuh dan faktor daya cos phi.
2.4 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro PLTM Tukad Balian
Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro PLTM memiliki beberapa komponen- komponen antara lain :
11
1. Bendungan
Panjang bendungan adalah 40 m dengan elevasi crest bendungan terletak pada ketinggian 125 m. Adapun lahan untuk areal bendung adalah sekitar 80 x 50 m
2
. Ambang bendungan direncanakan mampu mengalirkan debit banjir dengan periode banjir 100 tahunan.
Langkah-langkah dalam perencanaan bendungan antara lain SSM, 2013: a. Menghitung tinggi muka air banjir rencana.
b. Menentukan bentuk bendungan. c. Lebar efektif mercu bendugan : lebar efektif mercu bendungan adalah lebar bendungan yang
bermanfaat untuk melewatkan debit, yaitu lebar bendung dikurangi pengaruh pintu pembilas dan pilar- pilar termasuk pangkal bendungan abutment. Dihubungkan dengan lebar mercu
bendungan yang sebenarnya L, maka lebar efektif mercu bendungan Le dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut :
L
e
= L - 2 nK
p
+ K
a
H1 ………………………………………………..
2.4
Dimana : n
= Jumlah pilar K
p
= Koefisien kontraksi pilar K
a
= Koefisien kontraksi pangkal bendung abutment H
1
= Tinggi energi di atas mercu 2.
Struktur pengambilan Intake Structure Struktur pengambilan adalah struktur untuk mengalihkan air ke dalam pipa atau air dari
sungai menuju ke jalur air. Aliran air harus mampu mengalihkan jumlah yang diperlukan ke penstock tanpa menghasilkan dampak negatif pada lingkungan sekitarnya dan dengan
kehilangan tinggi head loss sekecil mungkin. Pada PLTM Tukad Balian elevasi ambang intake adalah EL.125,00 m ditetapkan berdasarkan kebutuhan elevasi air di saluran penghantar,
sedangkan lahan untuk areal intake adalah 400m
2
. 3.
Bak pengendap dan bak penenang settling basin
12
Bak pengendap dan bak penenang berfungsi untuk mengontrol debit air dalam pipa pesat penstock dan sebagai penyaringan terakhir sampah dan endapan partikel padat agar
tidak masuk ke dalam turbin. Dimensi kolam pengendap dapat dihitung dengan rumus :
..........................................................................................................................................
2.5 Dimana
adalah panjang kolam pengendapan, adalah kedalaman kolam,
kecepatan arus yang membawa partikel dan adalah kecepatan pengendapan.Panjang kolam
pengendapan juga harus memperhitungkan efek perlambatan retarding effect. Selanjutnya lebar kolam pengendapan dihitung menggunakan persamaan :
.....................................................................................................................................
2.6 Dimana
adalah lebar kolam pengendapan dan adalah debit rencana. Untuk
kedalaman kolam pengendapan biasanya diambil tidak melebihi 4 m untuk proyek minihidro yang kecil.
4. Pipa pesat penstock
Faktor – faktor yang menjadi pertimbangan dalam menetukan pipa pesat adalah : a. Pemilihan rute dipilih sedemikian rupa untuk memperoleh panjang dan belokan
seminimum mungkin tetapi kuat dengan pondasi kokoh. b. Diameter pipa pesat harus dipertimbangkan dengan teliti untuk mendapatkan diameter
ekonomis. c. Tekanan hidrolik maksimum yang digunakan untuk mendesain, apabila diisi air harus
mencapai nilai maksimum, untuk mencegah tekanan hidrostatik. Pertimbangan terhadap korosi, terutama untuk kondisi air dengan pH 4.
d. Penentuan ketebalan pipa diperhitungkan terhadap tekanan air maksimum akibat beda tinggi head serta juga harus memperhitungkan kemungkinan terjadinya korosi pipa
pesat akibat karat. Pipa baja ringan direncanakan dalam skema PLTM Tukad Balian untuk mengalirkan
dari bak penenang ke power house. Pipa baja dapat dipasang di atas atau di bawah tanah, tergantung pada faktor seperti sifat dari tanah itu sendiri, bahan pipa, temperatur di sekitar dan
13
persyaratan lingkungan. Kehilangan tinggi dalam pipa dapat disebabkan oleh banyak faktor seperti :
a. Kehilangan tinggi karena gesekan friction
Dalam jaringan pipa yang relatif panjang walaupun jenis pipa yang digunakan terbuat dari material yang licin, namun masih terdapat kerugian dari faktor gesekan. Kehilangan tinggi
karena gesekan dapat dihitung menggunakan persamaan Darcy-Weisbach berikut: ................................................................................................. 2.7
Dimana : = Kehilangan energi akibat gesekan di sepanjang pipa m
= Faktor gesekan pipa = Panjang pipa m
= Kecepatan rata-rata dalam pipa ms = Diameter pipa m
= Gaya gravitasi ms
2
b. Kehilangan tinggi karena bengkokan pipa pipe bend
Sistem pipa terdiri dari jalur yang lurus sehingga efisiensi tekanan air dapat dipertahankan. Kondisi ideal tersebut tidak selalu dapat terpenuhi mengingat jalur yang dilalui oleh
jaringan pipa tidak selalu dalam kondisi jatuh air yang baik di beberapa tempat, sehingga pipa harus dibengkokkan.Semakin banyak bengkokan maka semakin banyak pula energi
yang hilang dalam pipa. 5.
Rumah pembangkit power house Merupakan bangunan yang memuat perangkat–perangkat penting yang menetukan
operasi PLTM. Rumah pembangkit berfungsi untuk melindungi peralatan mekanikal-elektrikal seperti turbin, generator, dan peralatan kontrol dari perubahan cuaca. Gedung pembangkit ini
mempunyai dimensi : lebar 22,50 m, panjang 46,00 m, tinggi 12,00 m serta terdapat 4 buah pintu pembilasan dengan ukuran 1,50 m x 1,50 m. Lahan untuk gedung pembangkit ini sekitar
1035 m
2
.
14
6. Trailrace
Air dalam pipa, melewati turbin di power house, kembali ke sungai melalui sebuah trailrace. Air memiliki kecepeatan keluar yang tinggi, trailrace harus dirancang untuk
memastikan tidak ada kerusakan akibat aliran air tersebut. Trailrace terletak di tepi Tukad Balian, dengan muka air trailrace dalam keadaan normal EL. 84,00 m.
7. Perhitungan debit air
Untuk mengetahui besarnya debit air Sungai Tukad Balian, salah satu perhitungan debit air dengan metode neraca air F.J Mock, yang dirumuskan sebagai berikut PT. Bali Energi :
Q :
Dro + Bf A Jumlah Hari x 86,40…………………2.8 Dro :
Ws I Ws :
R Et Dimana :
Q :
debit andalan, m
3
dt Dro :
direct run off, m
3
dtkm
2
Bf : base flow, m
3
dtkm
2
A :
catchment area, DAS, km
2
Ws : water surplus, mm
I :
infiltrasi, mm Vn :
storage volume, mm P
: curah hujan, mm
Et : evapotranspirasi penman modifikasi, mm
Dimana : I
: Infiltrasi = 30 water surplus di musim basah dan 50 di Musim
kemarau P-EL:
water surplus, mm EL :
Eto – E = limit evapotranspirasi, mm Eto :
evapotranspirasi pada bendung terbuka
15
Va : Vn – Vn-1 = storage bulanan, mm
Vn : 0,5 1 + K I + K x V n – 1
K :
koefisien inflitrasi = 0,80
2.5 Pemodelan Sistem Dinamik dengan Simulink
